DE69208683T2

DE69208683T2 - BRAKES

Info

Publication number: DE69208683T2
Application number: DE69208683T
Authority: DE
Inventors: Trevor Beamond; Keith Dolbear; Kerry Schofield
Original assignee: British Railways Board; Ferodo Ltd
Current assignee: British Railways Board; Federal Mogul Friction Products Ltd
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2012-11-07
Also published as: KR100276066B1; IN185907B; WO1993010370A1; DK0612383T3; US5586626A; GB2261711B; JP2886982B2; AU2896592A; ES2084388T3; KR940702993A; ZA928649B; CZ282488B6; JPH07501133A; EP0612383B1; GB2261711A; CZ106494A3; DE69208683D1; GB9124381D0; EP0612383A1; AU657179B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Bremsen und insbesondere auf Bremsenelemente, die Bremsbeläge aufweisen, welche an Stützplatten befestigt sind, wie z.B. Bremsblöcke oder Bremsfutter.This invention relates to brakes and in particular to brake elements comprising brake pads which are attached to support plates, such as brake blocks or brake liners.

Ein Bremsenelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist z.B. aus der GB-A- 1.414.915 bekannt.A brake element according to the preamble of claim 1 is known, for example, from GB-A-1,414,915.

Jede der früheren Anmeldungen DE-A-4.231.549 und FR.A.2.681.925 ist auf einen Scheibenbremsbelag ausgerichtet, der eine Zwischenschicht aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul unter Druck von weniger als 1000 daN/cm zwischen einer Grundplatte und einem Reibbelag aus einem Reibmaterial mit einem Elastizitätsmodul unter Druck größer als 11000daN/cm aufweist.Each of the earlier applications DE-A-4.231.549 and FR.A.2.681.925 is directed to a disk brake pad comprising an intermediate layer made of a material having a modulus of elasticity under compression of less than 1000 daN/cm between a base plate and a friction lining made of a friction material having a modulus of elasticity under compression of greater than 11000 daN/cm.

So ist beispielsweise ein Bremsbelag in einem Träger befestigt und kann nach vorwärts und rückwärts gleiten längs einer Führungsbahn im Träger in eine und aus einer Arbeitsposition, in der er blockiert werden kann, zum Eingriff mit dem bewegten Element eines Bremssystems, das verzögert oder abgestoppt werden soll. Solche Beläge werden in Bremssystemen von Schienenfahrzeugen eingesetzt, sind aber im Prinzip überall einsetzbar, z.B. in Schwerlastfahrzeugen. Wenn ein Belag abgenützt oder sonstwie beschädigt ist, kann der Belag durch Aufheben der Blockierung rückwärts längs der Führung verschoben und so aus dem Träger herausgezogen werden; das Anbringen eines neuen Belages wird auf diese Weise erleichtert.For example, a brake pad is fixed in a carrier and can slide forwards and backwards along a guideway in the carrier into and out of a working position in which it can be blocked to engage the moving element of a braking system that is to be decelerated or stopped. Such pads are used in braking systems on rail vehicles, but can in principle be used anywhere, e.g. in heavy-duty vehicles. If a pad is worn or damaged in any other way, the pad can be moved backwards along the guide by removing the blockage and thus pulled out of the carrier; this makes it easier to fit a new pad.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Bremsenelemente mit an Stützplatten befestigten Belägen vorzuschlagen, wie z.B. Bremsblöcke oder Bremsenfutter, und wobei jedes solche Element ein Überhitzen und eine thermische Beschädigung der Oberfläche eines bewegten Elementes, wie z.B. eines drehenden Teils, das es verzögert oder abstoppt, wenn es sich in Eingriff mit diesem befindet, verringert.It is an object of the present invention to provide braking elements having pads secured to backing plates, such as brake blocks or brake liners, and each such element reducing overheating and thermal damage to the surface of a moving element, such as a rotating part, which it decelerates or stops when engaged therewith.

Zusätzlich soll der Abrieb des Belages selbst im Vergleich mit bekannten Arten solcher Beläge verringert werden.In addition, the abrasion of the coating itself should be reduced in comparison with known types of such coatings.

Erfindungsgemäß wird ein Bremsenelement mit einem an einer Stützplatte befestigten Belag vorgeschlagen, bei dem eine Schicht des Belages aus elastomerem Material relativ weich im Vergleich mit einer Schicht des Belages aus Reibmaterial ausgebildet und zwischen die Schicht aus Reibmaterial und die Stützplatte zwischengeschaltet ist, wobei das Bremsenelement dadurch gekennzeichnet ist, daß das elastomere Material einen Rockwell-Wert, wie er weiter unten definiert wird, einer Eindringtiefe größer als 0,30 mm aufweist.According to the invention, a brake element is proposed with a lining attached to a support plate, in which a layer of the lining made of elastomeric material is relatively soft in comparison with a layer of the lining made of friction material and is interposed between the layer of friction material and the support plate, the brake element being characterized in that the elastomeric material has a Rockwell value, as defined below, of a penetration depth greater than 0.30 mm.

Es kann sein, daß die verbesserten Eigenschaften, die aus dieser Konstruktion für ein solches Bremsenelement entstehen, ein Resultat dessen sind, daß die elastomere Schicht den Belag besser an die Arbeitsfläche des bewegten Elementes anpaßbar macht, im Vergleich mit bekannten Arten solcher Beläge, und daß so die beiden Oberflächen gleichmäßiger miteinander in Eingriff stehen.It may be that the improved properties resulting from this design for such a braking element are a result of the elastomeric layer making the pad more conformable to the working surface of the moving element, as compared with known types of such pads, and thus the two surfaces engaging each other more evenly.

Bevorzugt weist die elastomere Schicht einen Rockwell-Wert einer Eindringtiefe von wenigstens zweimal der des Reibmateriales auf.Preferably, the elastomer layer has a Rockwell penetration depth of at least twice that of the friction material.

Das Reibmaterial kann eine Zusammensetzung aufweisen, die ein polymeres Bindemittel zusammen mit verstärkenden Füllungen und/oder Bindemitteln umfaßt, und kann im ganzen üblich sein, wie z.B. die, welche in der US-PS 3.227.249 beschrieben ist oder, wenn eine Art ohne Asbest gewünscht wird, die, welche im GB 1.604.827 beschrieben ist, und kann auch Fasern umfassen.The friction material may have a composition comprising a polymeric binder together with reinforcing fillers and/or binders and may be generally conventional such as that described in US Patent 3,227,249 or, if a non-asbestos type is desired, that described in GB 1,604,827 and may also comprise fibres.

Die elastomere Schicht kann in ihrer Zusammensetzung gleichermaßen in einem weiten Bereich variieren, vorausgesetzt, sie wird nicht bis zu einem Grad unterhalb dem ausgehärtet, bei dem sie so quervernetzt ist, daß sie ihre Weichheit relativ zu dem Reibmaterial verliert. Dabei können die Zusammensetzungen eingesetzt werden, die in der Schrift Ferodo Limited GB 1.249.922 beschrieben sind als geeignet für die Herstellung von nicht quietschenden Eisenbahnbremsblöcken für direkten Eingriff am Außenumfang des Rades eines Schienenfahrzeugs.The elastomeric layer may likewise vary widely in composition provided it is not cured to a degree below that at which it is so cross-linked as to lose its softness relative to the friction material. The compositions described in Ferodo Limited GB 1,249,922 as suitable for the manufacture of non-squealing railway brake blocks for direct engagement with the outer circumference of the wheel of a railway vehicle may be used.

Bevorzugt sollte die Dicke der elastomeren Schicht nicht kleiner als 3 mm sein. Vorzugsweise wird das Verhältnis der Dicke der elastomeren Schicht zu der der Schicht aus Reibmaterial nicht kleiner als 1:10, bevorzugt nicht kleiner als 1:5 gewählt, und ein vorteilhaftes Maximalverhältnis liegt bei 1:1.Preferably, the thickness of the elastomer layer should not be less than 3 mm. Preferably, the ratio of the thickness of the elastomer layer to that of the layer of friction material is chosen to be not less than 1:10, preferably not less than 1:5, and an advantageous maximum ratio is 1:1.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel und die anliegende Zeichnung näher beschrieben werden, wobei letztere eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Bremsfutters zeigt, das als aus zwei Teilen bestehend dargestellt ist, wobei jedes dieser Teile mit einem Bremsbelag versehen ist, der eine im wesentlichen flache Oberfläche aufweist und dazu dient, mit einem beweglichen Element in Eingriff zu treten, und wobei der Bremsbelag an einer metallischen Stützplatte befestigt ist.The invention will now be described in more detail with reference to the embodiment and the accompanying drawing, the latter showing a perspective view of a brake chuck according to the invention, which is shown as consisting of two parts, each of these parts being provided with a brake pad having a substantially flat surface and serving to engage a movable element, and the brake pad being attached to a metallic support plate.

Das dargestellte Bremsfutter besteht aus zwei Teilen, wobei jeder Teil einen Bremsbelag 1 aufweist, der an einer metallischen Halte- bzw. Stützplatte 2 befestigt ist, die einen Schwalbenschwanz-Querschnitt aufweist. Der Belag 1 ist, von der Stützplatte 2 entfernt, mit einer Oberfläche versehen, die im wesentlichen flach ausgebildet ist und zum Eingriff mit einem bewegten Element, das verzögert oder abgestoppt werden soll, dient, und die mit einer Schicht 3 aus Reibmaterial versehen ist. Das zu verzögernde oder abzustoppende bewegliche Element kann die Scheibe eines Scheibenbremssystems umfassen. Zwischen der Schicht 3 aus Reibmaterial und der Stützplatte 2 ist eine relativ weiche Schicht 4 aus elastomerem Material angebracht, die sowohl an der Schicht 3 aus Reibmaterial, wie auch an der Stützplatte 2 fest haftet. Die Stützplatte 2 ist an der elastomeren Schicht 4 mittels Zungen befestigt, die aus der Plattenebene herausgedrückt sind und in dieser Öffnungen 5 ausbilden. Die Schicht 3 aus Reibmaterial ist in üblicher Weise mit Nuten versehen und zwar sowohl in Querrichtung, wie bei 6 gezeigt, als auch in Längsrichtung, wie bei 7 dargestellt.The brake lining shown consists of two parts, each part having a brake pad 1 which is attached to a metal support plate 2 which has a dovetail cross-section. The pad 1, remote from the support plate 2, is provided with a surface which is essentially flat and serves to engage a moving element which is to be decelerated or stopped and which is provided with a layer 3 of friction material. The moving element to be decelerated or stopped can comprise the disk of a disk brake system. Between the layer 3 of friction material and the support plate 2 there is a relatively soft layer 4 of elastomeric material which adheres firmly to both the layer 3 of friction material and the support plate 2. The support plate 2 is attached to the elastomeric layer 4 by means of tongues which are pressed out of the plane of the plate and form openings 5 in it. The layer 3 of friction material is provided with grooves in the usual way, both in the transverse direction, as shown at 6, and in the longitudinal direction, as shown at 7.

Für ein Futter mit einer halben Länge von 200 mm liegen geeignete Dicken für die Schicht 3 aus Reibmaterial 1 und die elastomere Schicht 4 bei 12 mm bzw. 6 mm. Typische Rockwell-Werte (Kugeldurchmesser: 2,54 cm, mit 30 kg Hauptlast) sind:For a lining with a half length of 200 mm, suitable thicknesses for the layer 3 of friction material 1 and the elastomer layer 4 are 12 mm and 6 mm respectively. Typical Rockwell values (ball diameter: 2.54 cm, with 30 kg main load) are:

Für das Reibmaterial: 0,20 mm Eindringtiefe (ein Shore-D-Wert von 75), und für die elastomere Schicht > 0,30 mm Eindringtiefe (ein Shore-D-Wert < 50).For the friction material: 0.20 mm penetration depth (a Shore D value of 75), and for the elastomer layer > 0.30 mm penetration depth (a Shore D value < 50).

Example

1. Eine metallische Stützplatte wird zur Abreinigung sandgestrahlt und dann wird ein Kleber der Art, die üblicherweise für eine direkte Bindung des Bremsbelages eingesetzt wird, auf die Platte aufgebracht und man läßt ihn zwölf Stunden lang aushärten.1. A metal backing plate is sandblasted to clean it and then an adhesive of the type normally used to directly bond the brake pad is applied to the plate and allowed to cure for twelve hours.

2. Es wird eine ausreichende Menge einer ungehärteten Mischung zur Ausbildung einer 2 mm dicken Schicht von gehärtetem üblichen Reibmaterial vorgesehen. Die Zusammensetzung wird in besonderer Form angewendet: zuerst werden ihre Bestandteile in einem Banbury-Mixer gemischt und die erhaltene einheitliche Masse wird sodann zerkleinert. Die Teilchen werden anschließend in ein Gesenk eingegeben, das die Form eines halben Futters aufweist.2. A sufficient quantity of an uncured mixture is provided to form a 2 mm thick layer of cured conventional friction material. The composition is applied in a special form: first its components are mixed in a Banbury mixer and the uniform mass obtained is then crushed. The particles are then introduced into a die which has the shape of a half-liner.

3. Es wird eine dünne Platte aus elastomerem Material hergestellt, in dem folgende Bestandteile gemischt werden: Funktion Nitrilkautschuk pulverförmiger Schwefel Beschleuniger Rußpulver Schlemmkreide-Pulver Asbest- oder andere Verstärkungsfasern Elastomer-Binder Härtemittel Verstärkungs-Füllstoff Masse-Füllstoff Verstärkungsfaser3. A thin sheet of elastomeric material is prepared by mixing the following components: Function Nitrile rubber Powdered sulphur Accelerator Carbon black powder Chalk powder Asbestos or other reinforcing fibres Elastomer binder Hardener Reinforcing filler Bulk filler Reinforcing fibre

Die Mischung wird heiß gewalzt, um eine Platte von 8 mm Dicke herzustellen. Diese Platte wird so geschnitten, daß sie in das Gesenk paßt, und oben auf die Schicht aus Reibmaterial, die sich schon in dem Gesenk befindet, aufgelegt.The mixture is hot rolled to produce a plate 8 mm thick. This plate is cut to fit the die and placed on top of the layer of friction material already in the die.

4. Die metallische Stützplatte wird sodann auf die elastomere Schicht aufgelegt und das Ganze unter einem Druck von 85 Megapascal bei Umgebungstemperatur während 15 Sekunden verpreßt.4. The metal support plate is then placed on the elastomer layer and the whole is pressed under a pressure of 85 megapascals at ambient temperature for 15 seconds.

5. Die Futter werden unter einem Druck größer als 62 Kilopascal verdichtet und das Ganze in einem Luft-Umlaufofen während einer Stunde bei 160ºC, ferner während einer Stunde bei 200ºC und drei Stunden bei 235ºC, gebrannt, um sowohl die dünne Schicht aus Reibmaterial, wie auch die Schicht der elastomeren Zusammensetzung zu härten. Der Backvorgang wird in Packen mit Metalleinlagen ausgeführt, um eine übermäßige Kompression der elastomeren Schicht während ihres Aushärtevorgangs zu vermeiden. Ein Ausschwitzen von Elastomer an den Seiten der Einheit wird anschließend durch Bearbeitung entfernt. Die freie Oberfläche des Reibmaterials wird sodann grundiert, um sie für das Anhaften von weiterem Reibmaterial vorzubereiten.5. The linings are compacted under a pressure greater than 62 kilopascals and the whole is baked in a circulating air oven for one hour at 160ºC, one hour at 200ºC and three hours at 235ºC to cure both the thin layer of friction material and the layer of elastomeric composition. The baking is carried out in packs with metal inserts to avoid excessive compression of the elastomeric layer during its curing process. Any exudation of elastomer on the sides of the unit is subsequently machined away. The exposed surface of the friction material is then primed to prepare it for the adhesion of additional friction material.

6. Auf die grundierte Oberfläche wird Kleber aufgetragen und ausgehärtet und sodann wird auf diese Oberfläche eine geformte, bereits verleimte Platte aus Reibmaterial von 12 mm Dicke aufgebracht, die getrennt von der ungehärteten Mischung aus dem früheren Schritt 2 hergestellt wurde.6. Adhesive is applied to the primed surface and cured and then a shaped, pre-glued sheet of friction material of 12 mm thickness, prepared separately from the uncured mixture from the previous step 2, is applied to this surface.

Diese abschließende Gesamtheit wird mit anderen in einen Luftofen eingebracht und zwei Stunden lang bei 180ºC gebacken.This final whole is placed with others in an air oven and baked for two hours at 180ºC.

7. Die gebackene Gesamtheit wird letztmals grundiert für eine Gesamtdicke (die Schicht aus Reibmaterial plus die Schicht aus elastomerem Material) von 18 mm, und dann werden Nuten in die Oberfläche der Schicht aus Reibmaterial mittels eines üblichen Verfahrens eingeschnitten.7. The baked assembly is finally primed to a total thickness (the layer of friction material plus the layer of elastomeric material) of 18 mm, and then grooves are cut into the surface of the layer of friction material by a conventional process.

Ein Bremsenelement entsprechend der vorliegenden Erfindung kann auch einen Teil eines Bremsblockes umfassen.A brake element according to the present invention may also comprise a part of a brake block.

Claims

1. Brake element with a lining (1) which is attached to a support plate (2), wherein a layer of the lining (1) consisting of elastomeric material (4) is relatively soft compared to a layer of the lining (1) made of friction material (3) and is interposed between the layer of friction material (3) and the support plate (2), wherein the brake element is characterized in that the elastomeric material of the layer (4) has a Rockwell value of a penetration depth greater than 0.30 mm.

2. Brake element according to claim 1, characterized in that the elastomeric material of the layer (4) has a Rockwell value of a penetration depth of at least twice that of the friction material.

3. Brake element according to claim 1 or 2, characterized in that the layer of elastic material (4) is at least 3 mm thick.

4. Brake element according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the thickness of the layer of elastic material (4) and the layer of friction material (3) are in a ratio to one another that is not less than 1:10.

5. Brake element according to claim 4, characterized in that this ratio is in the range from 1:5 to 1:1.